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【FPGA至简设计原理与应用】第一篇第三章硬件描述语言Verilog第5节按位逻辑运算符

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发表于 2020-9-7 18:57:00 | 显示全部楼层 |阅读模式

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本案例的编号为:001500000139,如果有疑问,请按编号在下面贴子查找答案:MDY案例交流【汇总贴】_FPGA-明德扬科教 (mdy-edu.com)
本文为明德扬原创及录用文章,转载请注明出处

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注:手机浏览可能格式会乱,建议用电脑端进行浏览。




5.5 按位逻辑运算符

本文档编号:001100000061
需要看对应的视频,请点击视频编号001100000062
1. 本节主要进行组合逻辑的介绍,包括:程序语句(assign语句、always语句),数字进制(二进制、不定态、高阻态),算数运算符(加、减、乘、除运算符),逻辑运算符(逻辑与、或、非运算符),按位逻辑运算符(单目按位与、或、非运算符,双目按位与、或、异或运算符),关系运算符,移位运算符(左移、右移运算符),条件运算符(三目运算符、if语句、case语句、选择语句等),拼接运算符;
2. ALTERA和VIVADO文档


注:~ ^, ^ ~(二元异或非即同或):(相当于同或门运算)。

Verilog HDL语言中有下面几种按位运算符:
~(一元非):(相当于非门运算)
&(二元与):(相当于与门运算)
|(二元或):(相当于或门运算)
^(二元异或):(相当于异或门运算)

这些操作符在输入操作数的对应位上按位操作,并产生向量结果。下图各真值表种显示对于不同按位逻辑运算符按位操作的结果:


5.5.1单目按位与
单目按位与运算符&,运算符后为需要进行逻辑运算的信号,表示对信号进行每位之间相与的操作。
例如
Reg[3:0] A,C
assign C=&A;
上面代码等价于 C = A[3] &A[2] & A[1] & A[0]
如果A=4’b0110C的结果为0

5.5.2单目按位或

单目按位或运算符|,运算符后为需要进行逻辑运算的信号,表示对信号进行每位之间相或的操作。例如
Reg[3:0] A,C
assign C=|A;
上面代码等价于 C = A[3] | A[2] |A[1] | A[0]
如果A=4’b0110C的结果为1

5.5.3单目按位非
单目按位非运算符~,运算符后为需要进行逻辑运算的信号,表示对信号进行每位取反的操作。例如
Reg[3:0] A,C
assign C=~A;
上面代码等价于 C[3] = ~A[3]C[2] = ~A[2]C[1] = ~A[1]C[0] = ~A[0]
如果A=4’b0110C的结果为4’b1001

5.5.4双目按位与

双目按位与运算符&,信号位于运算符的左右两边,表示的是对这两个信号进行对应位相与的操作。例如
Reg[3:0] ABC
assign C = A & B;
上面的代码等价于:C[0] = A[0] &B[0]C[1] = A[1] & B[1]C[2] = A[2] & B[2]C[3] = A[3] &B[3]。如果A=4’b0110B=4’b1010C的结果为4’b0010
如果操作数长度不相等, 长度较小的操作数在最左侧添0 补位。例如,
reg[1:0] A;
reg[2:0] B;
reg[3:0] C
assign C = A & B;
上面的代码等价于:C[0] = A[0] &B[0]C[1] = A[1] & B[1]C[2] = 0& B[2]C[3] = 0 &0

5.5.5双目按位或
双目按位或运算符|,信号位于运算符的左右两边,表示的是对这两个信号进行对应位相或的操作。例如
reg[3:0] ABC
assign C = A | B;
上面的代码等价于:C[0] = A[0] |B[0]C[1] = A[1] | B[1]C[2] = A[2] | B[2]C[3] = A[3] | B[3]。如果A=4’b0110B=4’b1010C的结果为4’b1110
如果操作数长度不相等, 长度较小的操作数在最左侧添0 补位。例如,
reg[1:0] A;
reg[2:0] B;
reg[3:0] C
assign C = A | B;
上面的代码等价于:C[0] = A[0] |B[0]C[1] = A[1] | B[1]C[2] = 0 | B[2]C[3] = 0 | 0

5.5.6双目按位异或
双目按位异或运算符^,信号位于运算符的左右两边,表示的是对这两个信号进行对应位相异或的操作。异或是指0^0=0,1^1=0,0^1=1,即相同为0,不同为1。例如
reg[3:0] ABC
assign C = A ^ B;
上面的代码等价于:C[0] = A[0] ^B[0]C[1] = A[1] ^ B[1]C[2] = A[2] ^ B[2]C[3] = A[3] ^ B[3]。如果A=4’b0110B=4’b1010C的结果为4’b1100
如果操作数长度不相等, 长度较小的操作数在最左侧添0 补位。例如,
reg[1:0] A;
reg[2:0] B;
reg[3:0] C
assign C = A | B;
上面的代码等价于:C[0] = A[0] ^B[0]C[1] = A[1] ^ B[1]C[2] = 0 ^ B[2]C[3] = 0 ^ 0

5.5.7经验总结

  • 逻辑运算符和位运算符的区别
逻辑运算符包括&&||!,位运算符包括&|~。那么逻辑运算符和位运算符有什么区别呢?
将逻辑与“&&”和按位与“&”进行对比可以看出,逻辑与运算符的运算只有逻辑真或逻辑假两种结果,即10;而“&”是位运算符,用于两个多位宽数据操作。对于位运算符操作,两个数按位进行相与、相或或者非。
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3
  
4
  
5
  
6
assign a = 4’b0111  && 4’b1000;
  
assign b = 4’b0111  || 4’b1000;
  
assign c =  !4’b0111;
  
assign d = 4’b0111  & 4’b1000;
  
assign e = 4’b0111  | 4’b1000;
  
assign f =  ~4’b0111;
上面运行的结果为:a=1’b1b=1’b1c=1’b0d=4’b000e=4’b1111f=4’b1000





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